RU2669540C2 - Шатун с покрытием, узел двигателя и способ нанесения покрытия на шатун - Google Patents

Шатун с покрытием, узел двигателя и способ нанесения покрытия на шатун Download PDF

Info

Publication number
RU2669540C2
RU2669540C2 RU2015102135A RU2015102135A RU2669540C2 RU 2669540 C2 RU2669540 C2 RU 2669540C2 RU 2015102135 A RU2015102135 A RU 2015102135A RU 2015102135 A RU2015102135 A RU 2015102135A RU 2669540 C2 RU2669540 C2 RU 2669540C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
coated
uncoated
coating
connecting rod
region
Prior art date
Application number
RU2015102135A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2015102135A (ru
RU2015102135A3 (ru
Inventor
Рик Л. УИЛЛЬЯМС
Original Assignee
ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи filed Critical ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи
Publication of RU2015102135A publication Critical patent/RU2015102135A/ru
Publication of RU2015102135A3 publication Critical patent/RU2015102135A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2669540C2 publication Critical patent/RU2669540C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/043—Sliding surface consisting mainly of ceramics, cermets or hard carbon, e.g. diamond like carbon [DLC]
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C7/00—Connecting-rods or like links pivoted at both ends; Construction of connecting-rod heads
    • F16C7/02—Constructions of connecting-rods with constant length
    • F16C7/023—Constructions of connecting-rods with constant length for piston engines, pumps or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C9/00—Bearings for crankshafts or connecting-rods; Attachment of connecting-rods
    • F16C9/04—Connecting-rod bearings; Attachments thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/01—Pistons; Trunk pistons; Plungers characterised by the use of particular materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J7/00—Piston-rods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/32—Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/04—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2223/00—Surface treatments; Hardening; Coating
    • F16C2223/30—Coating surfaces
    • F16C2223/60—Coating surfaces by vapour deposition, e.g. PVD, CVD
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/22—Internal combustion engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
    • F16J1/10—Connection to driving members
    • F16J1/14—Connection to driving members with connecting-rods, i.e. pivotal connections
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T74/00—Machine element or mechanism
    • Y10T74/21—Elements
    • Y10T74/2142—Pitmans and connecting rods
    • Y10T74/2162—Engine type

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано для присоединения поршня к коленчатому валу в двигателе. Шатун (100) с покрытием содержит первую головку (102) с первым проемом (108), вторую головку (104) со вторым проемом (110) и корпус (106). Корпус (106) соединяет первую и вторую головки (102), (104) вдоль продольной оси (L). Первая головка (102) дополнительно содержит первую переднюю упорную поверхность (112) и первую заднюю упорную поверхность, примыкающие к первому проему (108), и антифрикционное покрытие, частично контактирующее с первой областью первой передней упорной поверхности (112). Первая передняя упорная поверхность (112) и первая задняя упорная поверхность представляют собой выступающие участки, примыкающие к первому проему (108). Первая область первой передней упорной поверхности содержит передний участок (112b) с покрытием, имеющий переднюю толщину с покрытием, продолжающуюся наружу от указанного первого проема. Передняя толщина с покрытием является неравномерной. Передний участок (112a) без покрытия, имеет переднюю толщину без покрытия, продолжающуюся от указанного первого проема. Передняя толщина без покрытия является неравномерной. По меньшей мере одна из указанных поверхности с покрытием или поверхности без покрытия является разделенной на два разнесенных участка. Раскрыты вариант выполнения шатуна с покрытием и способ нанесения покрытия. Технический результат заключается в повышении устойчивости к износу поверхности и механическому трению. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение в целом относится к шатуну с покрытием и способу выполнения такового.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Шатун может использоваться для присоединения поршня к коленчатому валу в узле двигателя, посредством чего, вращательные движения могут преобразовываться в возвратно-поступательные движения. В качестве части компонентов преобразования энергии, любой износ поверхности на шатуне может превращаться в добавочное механическое трение, которое может давать в результате снижение экономии топлива.
Таким образом, было бы полезным, если бы шатуны могли производиться, чтобы иметь относительно большую устойчивость к износу поверхности и механическому трению.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В одном из аспектов изобретения предложен шатун с покрытием, содержащий:
первую головку с первым проемом;
вторую головку со вторым проемом; и
корпус, соединяющий первую и вторую головки вдоль продольной оси, при этом первая головка дополнительно содержит первые переднюю и заднюю упорные поверхности, примыкающие к первому проему, и антифрикционное покрытие, частично контактирующее с по меньшей мере одной из первых передней и задней упорных поверхностей.
В одном из вариантов предложен шатун, в котором передняя упорная поверхность содержит передний участок с покрытием и передний участок без покрытия, причем передний участок с покрытием расположен между передним участком без покрытия и второй головкой вдоль продольной оси.
В одном из вариантов предложен шатун, в котором передняя упорная поверхность содержит передний участок с покрытием и передний участок без покрытия, причем передний участок без покрытия расположен между передним участком с покрытием и второй головкой вдоль продольной оси.
В одном из вариантов предложен шатун, в котором передняя упорная поверхность содержит передний участок с покрытием, содержащий первое множество передних областей с покрытием, и передний участок без покрытия, содержащий второе множество передних областей без покрытия, причем первое множество передних областей с покрытием разнесены друг от друга вторым множеством передних областей без покрытия.
В одном из вариантов предложен шатун, в котором задняя упорная поверхность содержит задний участок с покрытием и задний участок без покрытия, причем задний участок с покрытием расположен между задним участком без покрытия и второй головкой вдоль продольной оси.
В одном из вариантов предложен шатун, в котором задняя упорная поверхность содержит задний участок с покрытием и задний участок без покрытия, причем задний участок без покрытия расположен между задним участком с покрытием и второй головкой вдоль продольной оси.
В одном из вариантов предложен шатун, в котором задняя упорная поверхность содержит задний участок с покрытием, содержащий первое множество задних областей с покрытием, и задний участок без покрытия, содержащий второе множество задних областей без покрытия, причем первое множество задних областей с покрытием разнесены друг от друга вторым множеством задних областей без покрытия.
В одном из вариантов предложен шатун, в котором передняя упорная поверхность содержит передний участок с покрытием и передний участок без покрытия, причем предусмотрен зазор передний поверхности между участками поверхности с покрытием и без покрытия при измерении по толщине.
В одном из вариантов предложен шатун, в котором задняя упорная поверхность содержит задний участок с покрытием и задний участок без покрытия, причем предусмотрен зазор задней поверхности между участками поверхности с покрытием и без покрытия при измерении по толщине.
В одном из вариантов предложен шатун, в котором передняя упорная поверхность содержит передний участок с покрытием и передний участок без покрытия с некоторым соотношением передних участков между собой, а задняя упорная поверхность содержит задний участок с покрытием и задний участок без покрытия с некоторым соотношением задних участков между собой, при этом по меньшей мере одно из соотношений передних и задних участков составляет от 25 до 75 процентов по величине.
В одном из вариантов предложен шатун, в котором вторая головка содержит вторую переднюю поверхность и вторую заднюю поверхность, примыкающие к второму проему, и антифрикционное покрытие, по меньшей мере частично контактирующее с по меньшей мере одной из второй передний поверхности и второй задней поверхности.
В одном из дополнительных аспектов предложен узел двигателя, содержащий:
шатун с покрытием, содержащий первую головку, вторую головку и корпус, соединяющий первую и вторую головки вдоль продольной оси;
коленчатый вал, принятый через первый проем первой головки, причем первая головка дополнительно содержит первые переднюю и заднюю упорные поверхности, примыкающие к первому проему, и антифрикционное покрытие, частично контактирующее по меньшей мере с одной из первых передней и задней упорных поверхностей; и
поршень, принятый через второй проем второй головки.
В одном из вариантов предложен узел, в котором передняя упорная поверхность содержит передний участок с покрытием, содержащий первое множество передних областей с покрытием, и передний участок без покрытия, содержащий второе множество передних областей без покрытия, причем первое множество передних областей с покрытием разнесены друг от друга вторым множеством передних областей без покрытия.
В одном из вариантов предложен узел, в котором передняя упорная поверхность содержит передний участок с покрытием и передний участок без покрытия, причем предусмотрен зазор передний поверхности между участками поверхности с покрытием и без покрытия при измерении по толщине.
В одном из вариантов предложен узел, в котором передняя упорная поверхность содержит передний участок с покрытием и передний участок без покрытия с некоторым соотношением передних участков между собой, а задняя упорная поверхность содержит задний участок с покрытием и задний участок без покрытия с некоторым соотношением задних участков между собой, при этом по меньшей мере одно из соотношений передних и задних участков составляет от 25 до 75 процентов по величине.
В одном из еще дополнительных аспектов предложен способ нанесения покрытия на шатун для образования шатуна с покрытием, содержащего первую головку с первым проемом для приема коленчатого вала, вторую головку со вторым проемом для приема поршня, и корпус, соединяющий первую и вторую головки вдоль продольной оси, причем первая головка дополнительно содержит первые переднюю и заднюю поверхности, примыкающие к первому проему, при этом способ включает в себя этап, на котором:
наносят антифрикционное покрытие на участок по меньшей мере одной из первых передней и задней поверхностей, примыкающих к первому проему.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором выполняют поднутрение еще одного участка по меньшей мере одной из первых передней и задней поверхностей, примыкающих к первому проему.
В одном из вариантов предложен способ, в котором этап выполнения поднутрения завершают не позже завершения этапа нанесения антифрикционного покрытия.
В одном из вариантов предложен способ, в котором этап выполнения поднутрения завершают раньше начала этапа нанесения антифрикционного покрытия.
В одном из вариантов предложен способ, дополнительно включающий в себя этап, на котором наносят антифрикционное покрытие на по меньшей мере одну из второй передний поверхности и второй задней поверхности второй головки, примыкающих ко второму проему.
Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки будут без труда очевидны из последующего подробного описания вариантов осуществления, когда воспринимаются в связи с прилагаемыми чертежами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Для более полного понимания вариантов осуществления этого изобретения, далее будет сделана ссылка на варианты осуществления, подробнее проиллюстрированные на прилагаемых чертежах и описанные ниже в качестве примеров, при этом:
фиг. 1A иллюстративно изображает вид спереди шатуна согласно одному или более вариантов осуществления;
фиг. 1B иллюстративно изображает альтернативный вид спереди шатуна, указанного ссылкой на фиг. 1A;
фиг. 1C иллюстративно изображает вид сзади шатуна, указанного ссылкой на фиг. 1A, фиг. 1B или фиг. 1D;
фиг. 1D иллюстративно изображает еще один другой альтернативный вид спереди шатуна, указанного ссылкой на фиг. 1A или фиг. 1B;
фиг. 2 иллюстративно изображает вид сверху вниз шатуна, указанного ссылкой на фиг. 1A или фиг. 1C;
фиг. 3 иллюстративно изображает местный общий вид узла двигателя, содержащего шатун, указанный ссылкой на любой из фиг. 1A - 1D; и
фиг. 4 иллюстративно изображает неограничивающий способ формирования шатуна с покрытием, указанного ссылкой на фиг. 1A - фиг. 1D.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В качестве указанных ссылкой на фигурах, одинаковые ссылочные позиции используются для указания идентичных компонентов. В последующем описании, различные рабочие параметры и компоненты описаны для разных конструктивных вариантов осуществления. Эти специфичные параметры и компоненты включены в состав в качестве примеров и не подразумеваются ограничивающими.
Полагается, что раскрытая обладающая признаками изобретения концепция должна преодолеть одну или более из проблем, связанных с шатунами и узлами двигателя, использующими таковые.
Как детализировано еще в материалах настоящего описания, настоящее изобретение в одном или более вариантов осуществления полезно по меньшей мере предоставлением шатуна с относительно большей устойчивостью к поверхностному износу, а отсюда, с более продолжительным сроком службы. Шатун снабжен антифрикционным покрытием, которое контактирует только с участком упорной поверхности(ей) шатуна. Частичное покрытие обеспечивает антифрикционное действие наряду с синергетической выдачей дополнительного выигрыша экономической эффективности, так как полное покрытие может не быть нужным. Этот выигрыш дополнительно усиливается, когда антифрикционное покрытие содержит материалы и/или работы, которые могут быть очень дорогостоящими сами по себе. Более того, когда антифрикционное покрытие содержит материалы, которые могут требовать высокой температуры для нанесения, высокая температура может отрицать выгоды некоторых поверхностных обработок, таких как может требовать дробеструйная обработка шатуна. Поэтому, посредством частичного покрытия шатуна материалом антифрикционного покрытия на площади и в пределах по мере надобности, излишние материальные затраты и трудозатраты, и ненужное механическое напряжение у шатуна, сообщаемое самим нанесением покрытия, могут уменьшаться.
В одном или более вариантов осуществления, и как иллюстративно изображено на фиг. 1A-1D, 2 и 3, шатун с покрытием, в целом показанный под позицией 100, содержит первую головку 102 с первым проемом 108 для приема коленчатого вала 304, вторую головку 104 со вторым проемом 110 для приема поршня 302, и корпус 106, соединяющий первую и вторую головки 102, 104 вдоль продольной оси L, при этом первая головка 102 дополнительно содержит первые переднюю и заднюю упорные поверхности 112, 114, граничащие с первым проемом 108, и антифрикционное покрытие 116, частично контактирующее с по меньшей мере одной из первых передней и задней упорных поверхностей 112, 114.
Передняя упорная поверхность 112 может включать в себя передний участок 112b с покрытием и передний участок 112a без покрытия, разделяемые линиями 124 и 126. Линии 124, 126 не должны быть прямыми и могут иметь любую пригодную форму, такую как кривая линия и линия с поворотами или углами. Наличие участка 112a без покрытия демонстрирует обладающее признаками изобретения открытие согласно настоящему изобретению, что антифрикционное покрытие 116 не должно покрывать всю упорную поверхность, такую как полная передняя упорная поверхность 112, изображенная на фиг. 1A, фиг. 1B или фиг. 1D. Сравнительное соотношение площадей поверхности между передним участком 112b с покрытием в сравнении с передним участком 112a без покрытия может меняться по мере надобности.
Термин «упорная поверхность» может указывать ссылкой на выступающий участок, примыкающий к проему, такому как первый проем 108 или второй проем 110, где коленчатый вал 304 или поршень 302 могут входить в контакт с шатуном 100.
Возвращаясь к фиг. 1A и фиг. 1B, передний участок 112b с покрытием может быть расположен между передним участком 112a без покрытия и второй головкой 104 вдоль продольной оси L, как показано на фиг. 1A; в качестве альтернативы, передний участок 112a без покрытия может быть расположен между передним участком 112b с покрытием и второй головкой 104 вдоль продольной оси L, как показано на фиг. 1B.
Кроме того, в качестве альтернативы, и как иллюстративно изображено на фиг. 1D, передний участок 112b с покрытием может включать в себя некоторое множество областей 112bi, 112bii, 112biii, 112biv и 112bv с покрытием. Хотя только пять отдельных областей показаны на фиг. 1D, покрытые области могут меняться по количеству, и интервал между любыми двумя смежными областями с покрытием может меняться по значению по мере надобности. Области с покрытием могут быть отделены друг от друга областями 112ai - 112av без покрытия; области без покрытия могут быть поднутрены, чтобы предоставлять утопленный участок относительно ответных областей 112bi-112bv с покрытием. Не ограничиваясь какой бы то ни было конкретной теорией, полагается, что наличие утопленного участка, такого как участки 112a-112av без покрытия, эффективно уменьшает степень контакта между упорной поверхностью шатуна 100 и коленчатым валом 304. Частичный контакт упрочняется посредством использования материала покрытия, такого как антифрикционное покрытие 116.
Чтобы гарантировать, что частичный контакт, производимый выпуклыми участками 112b или с 112bi по 112bv, по-прежнему дает прочность, необходимую для обеспечения соединения с коленчатым валом 304, пригодное соотношение участков может быть спроектировано между общей площадью выпуклых участков по сравнению с общей площадью утопленных участков передний или задней упорных поверхностей. Вообще, соотношение участков может иметь значение от 25 процентов до 75 процентов, от 35 процентов до 65 процентов, или от 45 процентов до 55 процентов.
Фиг. 1C иллюстративно изображает вид сзади шатуна 100 с покрытием, указанного ссылкой на фиг. 1A или фиг. 1B. Те же самые аргументация и конструкция для частичного покрытия, описанного в отношении фиг. 1A и/или фиг. 1B, могут применяться к конструкции задней упорной поверхности 114 шатуна 100 с покрытием, указанного ссылкой на фиг. 1C. Поэтому, задняя упорная поверхность 114 подобным образом может содержать задний участок 114b с покрытием и задний участок 114a без покрытия со сравнительным соотношением участков между собой по мере надобности. Антифрикционное покрытие 116 в качестве нанесенного на передний участок 112b с покрытием и задний участок 114b с покрытием может быть идентичным или разным по составу, толщине покрытия и/или площади охвата. К тому же, подобным образом, задняя упорная поверхность 114 может перенимать конструкцию, изображенную на фиг. 1D, чтобы иметь некоторое множество областей с покрытием, разделенных некоторым множеством областей без покрытия.
Возвращаясь к фиг. 1A или фиг. 1C ввиду фиг. 2, по меньшей мере часть переднего участка 112a без покрытия (не контактирующего с антифрикционным покрытием 116) поднутряется, чтобы был предусмотрен ненулевой зазор GF передний поверхности, определяющий различие между поверхностью 212b переднего участка 112b с покрытием и поверхностью 212a переднего участка 112a без покрытия. В некоторых примерах, зазор GF передней поверхности может иметь значение, большее, чем толщина антифрикционного покрытия 116. Поэтому зазор GF передний поверхности может существовать до нанесения антифрикционного покрытия 116. В некоторых случаях, зазор GF передний поверхности составляет от 0,1 до 0,6 миллиметров, от 0,15 до 0,55 миллиметров, от 0,20 до 0,50 миллиметров, от 0,25 до 0,45 миллиметров или от 0,30 до 0,40 миллиметров. Значение GF может быть изменено согласно данной конструкции; однако, пригодный диапазон для значения GF может быть определен, чтобы конструктивное пространство для ширины подшипника, а отсюда, прочность подшипника, не подвергались ухудшению.
Подобным образом, по меньшей мере часть заднего участка 114a без покрытия (не контактирующего с антифрикционным покрытием 116) также может быть поднутрена, чтобы был предусмотрен ненулевой зазор GB задней поверхности, определяющий различие между поверхностью 214b заднего участка 114b с покрытием и поверхностью 214a заднего участка 114a без покрытия. В некоторых примерах, зазор GB задней поверхности может иметь значение, большее, чем толщина антифрикционного покрытия 116. Поэтому зазор GB задней поверхности может существовать до нанесения антифрикционного покрытия 116. В некоторых случаях, зазор GB задней поверхности составляет от 0,1 до 0,6 миллиметров, от 0,15 до 0,55 миллиметров, от 0,20 до 0,50 миллиметров, от 0,25 до 0,45 миллиметров или от 0,30 до 0,40 миллиметров. Подобно значению GF, значение GB может быть изменено согласно данной конструкции; однако, пригодный диапазон для значения GB может быть определен, чтобы конструктивное пространство для ширины подшипника, а отсюда, прочность подшипника, не подвергались ухудшению.
В некоторых случаях, и как изображено на фиг. 1A и/или фиг. 1C, антифрикционное покрытие 116 может быть выполнено с возможностью иметь две или более разнесенных области 116i, 116ii. Хотя две области 116i, 116ii показаны на фиг. 1A и фиг. 1C, общее количество областей может меняться по мере надобности. Например, и как иллюстративно изображено на фиг. 1D, антифрикционное покрытие 116 может быть присутствующим в каждой из областей 112bi-112bv с покрытием.
В некоторых случаях, вторая головка 104 может включать в себя вторую переднюю поверхность 130 и вторую заднюю поверхность 122, примыкающие к второму проему 110, и антифрикционное покрытие 116, по меньшей мере частично контактирующее с второй передний поверхностью 120, второй задней поверхностью 122 или обеими.
В еще одном или более вариантов осуществления, и как иллюстративно изображено на фиг. 3, узел двигателя, в целом показанный под позицией 300, содержит шатун 100 с покрытием, описанный в материалах настоящего описания, и поршень 302 и коленчатый вал 304, присоединенные к шатуну 100 с покрытием.
В еще одном другом или дополнительных вариантах осуществления, и как иллюстративно изображено на фиг. 4, предусмотрен способ, в целом показанный под позицией 400, нанесения покрытия на шатун для образования шатуна с покрытием, такого как шатун 100 с покрытием, описанный в материалах настоящего описания, способ включает в себя этап, на котором наносят антифрикционное покрытие на участок по меньшей мере одной из первых передней и задней поверхностей, примыкающих к первому проему.
Возвращаясь к фиг. 4, способ 400 включает в себя, на этапе 402, предоставление шатуна в качестве исходного инструментального средства. На этапе 404, выполнение к поднутрений или утопленных участков, таких как участки и области 112a, 112ai, 112aii, 112aiii, 112aiv и 112av, указываемые ссылкой в материалах настоящего описания. На этапе 406, материал антифрикционного покрытия наносят на оставшиеся участки упорных поверхностей. Оставшиеся участки являются теми, которые могут быть оставлены на упорных поверхностях, которые не были поднутрены, а потому, являются зонами выпуклых участков относительно поднутренных участков.
Возвращаясь к фиг. 4, вслед за этапом 402, способ 400 может изменяться, например, между направлением «A» и направлением «B». Согласно направлению «B», этап выполнения поднутрения, указанного ссылкой на этапе 404, может завершаться не позже завершения этапа нанесения антифрикционного покрытия на этапе 406. Согласно направлению «A», этап выполнения поднутрения, указанного на этапе 404, может завершаться до начала этапа 406 нанесения антифрикционного покрытия.
Шатун 100 с покрытием, исключая антифрикционное покрытие 116, может быть выполнен из любых пригодных материалов. Неограничивающие примеры пригодных материалов включают в себя сталь и/или титан.
Антифрикционное покрытие 116 может иметь любые подходящие антифрикционные составы, в том числе, некоторые неорганические полимеры, такие как оксиды железа, и углеродсодержащие материалы, такие как материалы покрытия из алмазоподобного углерода (DLC).
В частности, покрытия из DLC могут демонстрировать определенный требуемый низкий коэффициент трения и высокую микротвердость, делающую их эффективными в многих применениях с износом. Покрытия из DLC обычно формируются, когда ионизированные и разложенные углеродистые или углеводородные соединения осаждаются на поверхности подложки энергией. Свойства пленки из DLC могут регулироваться посредством регулировки характеристик потока определенной технологии осаждения, такой как распыление или испарение PVD, и Pa-CVD.
Антифрикционное покрытие 116 может включать в себя очень низкое содержание металла, например, иметь содержание металла менее чем 20 весовых процентов, 15 весовых процентов, 10 весовых процентов или 5 весовых процентов. Антифрикционное покрытие содержит меньше, чем 20 весовых процентов хрома или CrN.
В одном или более вариантов осуществления, раскрытое изобретение, как изложено в материалах настоящего описания, преодолевает одну или более проблем, связанных с поверхностным износом шатунов и узлов двигателя. Однако специалист в данной области техники без труда распознает, из такого всестороннего рассмотрения и из прилагаемых чертежей и формулы изобретения, что различные изменения, модификации и варианты могут быть произведены в материалах настоящего описания, не выходя из действительной сущности и справедливого объема изобретения, как определено следующей формулой изобретения.

Claims (30)

1. Шатун с покрытием, содержащий:
первую головку с первым проемом;
вторую головку со вторым проемом; и
корпус, соединяющий первую и вторую головки вдоль продольной оси, при этом первая головка дополнительно содержит первую переднюю упорную поверхность и первую заднюю упорную поверхность, примыкающие к первому проему, и антифрикционное покрытие, частично контактирующее с первой областью первой передней упорной поверхности, причем первая передняя упорная поверхность и первая задняя упорная поверхность, каждая, представляют собой выступающий участок, примыкающий к первому проему, при этом первая область первой передней упорной поверхности содержит передний участок с покрытием, имеющий переднюю толщину с покрытием, продолжающуюся наружу от указанного первого проема, причем указанная передняя толщина с покрытием является неравномерной, и передний участок без покрытия, имеющий переднюю толщину без покрытия, продолжающуюся от указанного первого проема, причем указанная передняя толщина без покрытия является неравномерной, при этом по меньшей мере одна из указанных поверхности с покрытием или поверхности без покрытия является разделенной на два разнесенных участка.
2. Шатун с покрытием по п. 1, в котором первая задняя упорная поверхность содержит задний участок с покрытием и задний участок без покрытия, причем задний участок с покрытием расположен между задним участком без покрытия и второй головкой вдоль продольной оси.
3. Шатун с покрытием по п. 1, в котором первая задняя упорная поверхность содержит задний участок с покрытием и задний участок без покрытия, причем задний участок без покрытия расположен между задним участком с покрытием и второй головкой вдоль продольной оси.
4. Шатун с покрытием по п. 1, в котором первая задняя упорная поверхность содержит задний участок с покрытием, содержащий первое множество задних областей с покрытием, и задний участок без покрытия, содержащий второе множество задних областей без покрытия, причем первое множество задних областей с покрытием разнесены друг от друга вторым множеством задних областей без покрытия.
5. Шатун с покрытием по п. 1, в котором передний участок с покрытием и передний участок без покрытия выполнены с соотношением передних участков между собой, а первая задняя упорная поверхность содержит задний участок с покрытием и задний участок без покрытия с некоторым соотношением задних участков между собой, при этом по меньшей мере одно из соотношений передних и задних участков составляет от 25 до 75 процентов по величине.
6. Шатун с покрытием по п. 1, в котором вторая головка содержит вторую переднюю поверхность и вторую заднюю поверхность, примыкающие ко второму проему, и второе антифрикционное покрытие, по меньшей мере частично контактирующее с по меньшей мере одной из второй передний поверхности и второй задней поверхности.
7. Шатун с покрытием по п.1, в котором передний участок с покрытием содержит первую, вторую и третью передние области с покрытием, и передний участок без покрытия содержит первую и вторую передние области без покрытия, причем первая передняя область без покрытия расположена между первой и второй передними областями с покрытием, а вторая передняя область без покрытия расположена между второй и третьей передними областями с покрытием.
8. Шатун с покрытием по п.1, в котором передний участок с покрытием содержит первую и вторую передние области с покрытием, и передний участок без покрытия содержит первую, вторую и третью передние области без покрытия, причем первая передняя область с покрытием расположена между первой и второй передними областями без покрытия, а вторая передняя область с покрытием расположена между второй и третьей передними областями без покрытия.
9. Шатун с покрытием по п. 1, в котором первая область расположена между второй головкой и второй областью вдоль продольной оси корпуса.
10. Способ нанесения покрытия на шатун для образования шатуна с покрытием, имеющего продольную ось и содержащего первую головку с первым проемом для приема коленчатого вала, вторую головку со вторым проемом для приема поршня и корпус, соединяющий первую и вторую головки вдоль продольной оси, причем первая головка дополнительно содержит первую переднюю упорную поверхность и первую заднюю упорную поверхность, примыкающие к первому проему, причем первая передняя упорная поверхность и первая задняя упорная поверхность, каждая, представляют собой выступающий участок, примыкающий к первому проему, при этом способ включает в себя этап, на котором:
наносят антифрикционное покрытие на первую область первой передней упорной поверхности для формирования переднего участка с покрытием и переднего участка без покрытия, причем указанный передний участок с покрытием имеет переднюю толщину с покрытием, продолжающуюся наружу от указанного первого проема, причем указанная передняя толщина с покрытием является неравномерной, и передний участок без покрытия имеет переднюю толщину без покрытия, продолжающуюся от указанного первого проема, причем указанная передняя толщина без покрытия является неравномерной, при этом по меньшей мере одна из указанных поверхности с покрытием или поверхности без покрытия содержит противоположные участки, образованные перпендикулярно к указанной продольной оси указанного шатуна, причем противоположные участки содержат по существу линейные внешние края;
и выполняют поднутрение на второй области первой передней упорной поверхности, причем вторая область выполнена отдельной и разнесенной от первой области.
11. Способ по п. 10, в котором этап выполнения поднутрения завершают не позже завершения этапа нанесения антифрикционного покрытия.
12. Способ по п. 10, в котором этап выполнения поднутрения завершают раньше начала этапа нанесения антифрикционного покрытия.
13. Способ по п. 10, дополнительно включающий в себя этап, на котором наносят другое антифрикционное покрытие на по меньшей мере одну из второй передней упорной поверхности и второй задней упорной поверхности второй головки, примыкающих ко второму проему.
14. Способ по п.10, в котором передний участок с покрытием выполняют так, чтобы содержал первую, вторую и третью передние области с покрытием, и передний участок без покрытия выполняют так, чтобы содержал первую и вторую передние области без покрытия, причем первая передняя область без покрытия расположена между первой и второй передними областями с покрытием, а вторая передняя область без покрытия расположена между второй и третьей передними областями с покрытием.
15. Способ по п.10, в котором передний участок с покрытием выполняют так, чтобы содержал первую и вторую передние области с покрытием, и передний участок без покрытия выполняют так, чтобы содержал первую, вторую и третью передние области без покрытия, причем первая передняя область с покрытием расположена между первой и второй передними областями без покрытия, а вторая передняя область с покрытием расположена между второй и третьей передними областями без покрытия.
16. Способ по п. 10, в котором первую переднюю упорную поверхность выполняют таким образом, чтобы первая область была расположенной между второй головкой и второй областью вдоль продольной оси корпуса.
17. Способ по п. 10, в котором зазор передней поверхности образован между поднутрением второй области и передним участком с покрытием первой области большим, чем толщина антифрикционного покрытия вдоль направления толщины.
18. Шатун с покрытием, содержащий:
первую головку с первым проемом;
вторую головку со вторым проемом; и
корпус, соединяющий первую и вторую головки вдоль продольной оси, при этом первая головка дополнительно содержит первую переднюю упорную поверхность и первую заднюю упорную поверхность, примыкающие к первому проему, и антифрикционное покрытие, частично контактирующее с первой областью первой передней упорной поверхности, причем первая передняя упорная поверхность и первая задняя упорная поверхность, каждая, представляют собой выступающий участок, примыкающий к первому проему, при этом первая область первой передней упорной поверхности содержит передний участок с покрытием и передний участок без покрытия, причем передний участок с покрытием расположен между передним участком без покрытия и второй головкой вдоль продольной оси,
при этом вторая область первой передней упорной поверхности определяет на ней поднутрение и выполнена отдельной и разнесенной от первой области, причем зазор передней поверхности, образованный между поднутрением второй области и передним участком с покрытием первой области является большим чем толщина антифрикционного покрытия вдоль направления толщины,
причем указанный передний участок с покрытием имеет переднюю толщину с покрытием, продолжающуюся наружу от указанного первого проема, причем указанная передняя толщина с покрытием является неравномерной, и указанный передний участок без покрытия имеет переднюю толщину без покрытия, продолжающуюся от указанного первого проема, причем указанная передняя толщина без покрытия является неравномерной.
19. Шатун с покрытием по п. 18, в котором вторая головка содержит вторую переднюю поверхность и вторую заднюю поверхность, примыкающие ко второму проему, и второе антифрикционное покрытие, по меньшей мере частично контактирующее с по меньшей мере одной из второй передней поверхности и второй задней поверхности.
20. Шатун с покрытием по п. 18, в котором первая область расположена между второй головкой и второй областью вдоль продольной оси корпуса.
RU2015102135A 2014-01-24 2015-01-23 Шатун с покрытием, узел двигателя и способ нанесения покрытия на шатун RU2669540C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/163,402 2014-01-24
US14/163,402 US9714677B2 (en) 2014-01-24 2014-01-24 Coated connecting rod and method of making the same

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2015102135A RU2015102135A (ru) 2016-08-10
RU2015102135A3 RU2015102135A3 (ru) 2018-08-02
RU2669540C2 true RU2669540C2 (ru) 2018-10-11

Family

ID=53523148

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015102135A RU2669540C2 (ru) 2014-01-24 2015-01-23 Шатун с покрытием, узел двигателя и способ нанесения покрытия на шатун

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9714677B2 (ru)
CN (1) CN204493422U (ru)
DE (1) DE102015200889A1 (ru)
MX (1) MX355715B (ru)
RU (1) RU2669540C2 (ru)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3028889A1 (en) 2018-11-01 2020-05-01 Pro Pipe Service & Sales Ltd Tubular for downhole use

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4873951A (en) * 1988-12-19 1989-10-17 Brunswick Corporation Connecting rod with polymeric coated sideface
SU1716210A1 (ru) * 1990-02-07 1992-02-28 Производственное объединение "Волгодизельмаш" Опора скольжени
US20090078080A1 (en) * 2005-12-21 2009-03-26 Peter Kemnitz Connecting Rod for an Internal Combustion Engine and Method for Its Production
US20100050432A1 (en) * 2006-09-15 2010-03-04 Thyssenkrupp Technologies Ag Method for producing a connecting rod
US20120325046A1 (en) * 2010-03-09 2012-12-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for Producing a Fracture-Divided Component, and Component Produced According to the Method
US20130091980A1 (en) * 2011-10-17 2013-04-18 David Domanchuk Thermal spray coating for connecting rod small end

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4873651A (en) * 1987-04-21 1989-10-10 Case Western Reserve University Method and apparatus for reconstructing three-dimensional surfaces from two-dimensional images
US20040261752A1 (en) * 2003-06-26 2004-12-30 Wolfgang Rein Phosphatized and bushingless piston and connecting rod assembly having an internal gallery and profiled piston pin
US20080163751A1 (en) 2007-01-09 2008-07-10 Vijay Subramanian Coated piston and coating method
US9945480B2 (en) 2011-06-30 2018-04-17 Federal-Mogul Llc Piston assembly including a polymer coating with hard particles applied to sliding surfaces

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4873951A (en) * 1988-12-19 1989-10-17 Brunswick Corporation Connecting rod with polymeric coated sideface
SU1716210A1 (ru) * 1990-02-07 1992-02-28 Производственное объединение "Волгодизельмаш" Опора скольжени
US20090078080A1 (en) * 2005-12-21 2009-03-26 Peter Kemnitz Connecting Rod for an Internal Combustion Engine and Method for Its Production
US20100050432A1 (en) * 2006-09-15 2010-03-04 Thyssenkrupp Technologies Ag Method for producing a connecting rod
US20120325046A1 (en) * 2010-03-09 2012-12-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Method for Producing a Fracture-Divided Component, and Component Produced According to the Method
US20130091980A1 (en) * 2011-10-17 2013-04-18 David Domanchuk Thermal spray coating for connecting rod small end

Also Published As

Publication number Publication date
CN204493422U (zh) 2015-07-22
RU2015102135A (ru) 2016-08-10
DE102015200889A1 (de) 2015-07-30
US20150211570A1 (en) 2015-07-30
US9714677B2 (en) 2017-07-25
MX355715B (es) 2018-04-27
MX2015001090A (es) 2015-07-27
RU2015102135A3 (ru) 2018-08-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9458934B2 (en) Compression piston ring
US8979094B2 (en) Piston ring
US20070252338A1 (en) Method for the Production of Wear-Resistant Sides for a Keystone Ring for Internal Combustion Engine
KR102056429B1 (ko) 오일 스크래퍼 링
US8857820B2 (en) Piston ring
CN101715521A (zh) 带有多层组件的活塞环及其生产方法
US10443419B2 (en) Seal for a gas turbine engine assembly
US8770590B2 (en) Oil control ring
WO2016017499A1 (ja) 組合せオイルリング
KR102426972B1 (ko) 피스톤 링
WO2012133714A1 (ja) 組合せオイルリング
EP2824214A1 (en) Coating arrangement for sliding actuator assembly and method
US11047478B2 (en) Piston ring and method of manufacture
JP2016510388A (ja) 摺動エレメント、特に、コーティングを有するピストンリング
JP2017502219A (ja) 摺動組み合わせ
CN104126076A (zh) 用于连杆小端的热喷涂层
EP3434939A1 (en) Combined oil control ring
RU2669540C2 (ru) Шатун с покрытием, узел двигателя и способ нанесения покрытия на шатун
JP2016138629A (ja) ピストンリング
KR20200020779A (ko) 베어링에 결합된 샤프트를 포함하는 기계 시스템 및 이와 같은 시스템의 제조 방법
KR20130142908A (ko) 티타늄 합금 피스톤 링의 구조
US20130180352A1 (en) Coated cogwheel
JP6446188B2 (ja) ピストンリング
JP5781150B2 (ja) 皮膜を有さないクラッシュリリーフを備えた軸受
US10539092B2 (en) Internal combustion engine, especially reciprocating internal combustion engine